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科学前沿/11.09 · 16:15/5 MIN/编译自 极客公园/1 阅读

植物工厂种草莓:AI与农业的商业化长跑

第五届多多农研科技大赛落幕,参赛团队在50平方米封闭空间内用AI与国产设备挑战种植草莓。在垂直农业全球遭遇洗牌的背景下,工程师与农学专家的跨界协作,正在探索智慧农业降本增效的破局解法。

这可能是最安静的一块「草莓地」。没有虫鸣鸟叫,50 平方米的密闭空间里,草莓植株被一层层码到顶棚。不靠阳光、不靠土壤,草莓在这个赛博农场里完成了生长周期。

在第五届「多多农研科技大赛」中,获得一等奖的「赛博农人」团队在 50 平方米的植物工厂内,历经 113 天迎来首批采收,50 天内累计产出 284.45 公斤草莓,而日常照料仅靠 1 名新手工人。据中国农业大学教授贺冬仙估算,若全年持续生产,该团队的单位面积年单产有望达到每平方米 8 公斤,逼近日本高水平植物工厂的单产上限。

植物工厂内部环境

垂直农业洗牌期,为何全员押注草莓?

近年来,全球垂直农业经历残酷淘汰。Plenty、Bowery、Infarm 等海外明星公司相继裁员、重组甚至破产。2025 年全球室内农业领域破产事件达 14 起,那些以生菜为主的植物工厂近乎全军覆没,幸存者几乎都将业务重心转向了同一种高价值作物——草莓。

中国农业科学院都市农业研究所首席科学家杨其长指出,草莓的特殊性在于「比草莓好种的没它值钱,比它值钱的没它好种」。叶菜虽周期短、易栽培,但溢价空间有限;草莓则极易受制于自然气候,必须依赖低温花芽分化,传统露天种植严重依赖季节。

植物工厂最大的价值在于环境全控制,实现「反季节」错峰供应。然而,高昂的水电、设备折旧与运营能耗,使得全球至今尚未有一座商业化草莓植物工厂能够单凭果品销售实现自负盈亏。如何在 50 平方米空间、限定预算与国产硬件的严苛约束下算清经济账,成为摆在所有人面前的试金石。

大赛种植草莓成果

当算法遇到老农:170天的现实磨砺

在长达 170 天的周期中,参赛团队被复杂的植物生理规律狠狠上了一课。

第一个挑战来自品种与种苗。长期以来,中国草莓生产端以「红颜」等国外引进品种为主,自主品种话语权相对薄弱。本次大赛要求全流程采用粉玉、越王等国产品种。这些针对大田和温室选育的品种进入受控环境后,对光温水肥的反应完全超出了选手们的既有模型预估,期间还遭遇了病虫害与环境适应不良等突发情况。

第二个不可控变量是「人」。比赛规则限定选手全程远程操控,进厂作业仅由无专业种植经验的工人完成。照明、通风、水肥可以交给自动化系统,但长势监测、微小病害判断仍高度依赖现场经验。一旦指令传达不到位或反馈不直观,微小的决策偏差便会迅速放大。

50平方米种植实验场地

甚至连自然生物的习性也需要被精准量化。为解决授粉问题引入的熊蜂,一度因强气流和工厂噪音产生应激而「罢工」。由于熊蜂对红光天然盲视,拟生态团队不得不微调光谱加入紫光为其视觉导航。在高度数字化的人造环境中,生物逻辑与工程逻辑展开了深度碰撞。

团队技术调试

精准工程学:把每一度电和每一滴水算到极致

工程的核心在于标准化。植物工厂中,照明通常占据一半左右的电力开销。「赛博农人」研发了白红 LED 动态调配方案,将红蓝光按 2.9:1 比例配比,并通过冠层图像识别植株阶段动态调光,在保证产量的同时提高糖度。为降低水耗,该团队还将空调除湿冷凝水进行深度回收,回收率突破 75%,重新回流用于灌溉系统。

莓立方团队的立体种植架风道系统

空间利用率直接决定产能天花板。通过轨道移动栽培架,赛博农人将 50 平方米的地面面积实际延展至 126 平方米的立体种植面积;莓立方团队则通过中央风道为每层植株设计专属出风口,将架体上下层温差严格控制在 0.5 度以内,确保品质均一性。

赛博农人团队现场合影

这一切的底层支柱是环控算法。赛博农人构建了全生育期知识图谱,通过持续监测二氧化碳交换与蒸腾速率,让工厂从「人设定环境」转向「植物需求驱动环境」;莓立方则利用仿真模型推演虚拟种植。然而,团队坦承,老农凭借直觉快速诊断叶片异常的整体判断力,仍是现有算法难以在短期内完全抽象化的壁垒。未来的智慧农业,必须由懂生物规律的工程师与懂工业技术的农人共同构建。

科技落地的长跑

浅液流栽培方案

农业是一条依赖周期与真实数据沉淀的长赛道。多多农研大赛通过设立实际生产命题,将高校、工业界与农业育种资源拉进同一赛场。此前几届沉淀的技术,部分已在西藏亚东的高原边陲实现落地,为当地常态化提供新鲜蔬菜。

大众评审品鉴环节

截至 2024 年,全国现代设施种植面积已达 4000 万亩。在植物工厂里攻克的光配方、环境控制算法、节水系统与空间调度方案,其价值不仅限于 50 平方米的集装箱,更在于为广袤的大棚与温室种植输出技术底座。当硬核科技在泥土与绿叶间生根发芽,现代农业的工业化演进才真正走上快车道。

标签:智慧农业人工智能

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